JP2002066261A - 中空糸膜モジュール及びそれを用いた水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、専用のスクリーンを設置すること
なく、被処理液中に含まれる繊維状夾雑物を捕捉して、
濾過処理を行うことのできる中空糸膜モジュール及びそ
れを用いた水処理装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 被処理液の濾過処理に使用する中空糸膜
モジュール１０において、被処理液中の繊維状夾雑物を
捕捉する夾雑物捕捉部１５を有することにより、中空糸
膜１１への繊維状夾雑物の絡みつきを防止でき、定期的
なメンテナンスで夾雑物捕捉部１５を洗浄していれば、
中空糸膜１１の濾過性能を長期にわたって維持でき、安
定した濾過処理ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下排水処理や産業
排水処理における固液分離など、特に汚濁性の高い液体
の濾過処理に用いられる中空糸膜モジュール及び水処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、膜分離の技術は、無菌水、飲
料水、高度純水の製造、空気の浄化等に数多く使用され
てきたが、これらの用途に加えて、近年では下水処理場
における二次処理、三次処理や、浄化槽における固液分
離、産業廃水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性水
の処理用途に用いられるようになっている。

【０００３】図６は中空糸膜モジュールを用いた水処理
装置の一例を示す概略構成図である。この水処理装置２
は、被処理液供給ライン３１から供給された被処理液を
処理する被処理液槽３２と、この被処理液槽３２内に設
けられた中空糸膜モジュール１７と、圧力計３３を具備
する濾過液用配管３４によって中空糸膜モジュール１７
の濾液吸引口３５に接続されたポンプ３６と、圧空ポン
プ３７に接続された膜洗浄エアバブリング用の散気装置
２０とを具備して概略構成されたものである。中空糸膜
モジュール１７は散気装置２０の上方に設置されてお
り、散気装置から発生した気泡が接触するような配置に
なっている。

【０００４】図７は上述の水処理装置２に用いられる中
空糸膜モジュールの一例を示す概略構成図である。この
中空糸膜モジュール１７は、中空糸膜１１からなる中空
糸膜束１２と濾液の通路となる集水管１３とで概略構成
される。中空糸膜１１は両端を２本の集水管１３に連結
すると同時に固定用樹脂１６により固定されている。濾
過処理は、ポンプ等を用いて集水管の吸水口１４を通じ
てモジュール内を負圧にすることにより行われ、被処理
液は中空糸膜１１によって濾過され、濾過液は集水管１
３を通って、系外に排出される。

【０００５】ところで、被処理液中には、毛髪、トイレ
ットペーパー由来のパルプ、衣料品を洗濯する際に発生
する糸くずのような繊維状夾雑物が含まれており、中空
糸膜モジュール１７を用いた濾過処理においては、濾過
運転を続けるにつれて、被処理液中の繊維状夾雑物が、
中空糸膜１１の膜面に絡みつくことがしばしば見られ、
ひどい時にはこれが濾過差圧の上昇に繋がり、濾過性能
の低下をさせるだけでなく、運転上のトラブルも発生さ
せる。また、一度中空糸膜面にからみついた繊維状夾雑
物は、定期的なメンテナンスの時に洗浄しても、完全に
取り除くことは難しく、長期にわたって安定した濾過処
理ができなくなる場合がある。

【０００６】これを改善するため、図８のように水処理
装置２に大型スクリーンを設置することにより、膜面へ
の繊維状夾雑物の絡みつきを減らす方法が行われてい
る。この水処理装置３では、中空糸膜モジュール１７が
浸漬される被処理液槽３２に被処理水が送られる前に被
処理液供給配管３１において、スクリーン４１を設置し
夾雑物を濾過して除去する。この場合、被処理液槽中の
夾雑物は少なくなっており、中空糸膜面への絡みつきが
防止できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ーン設置に関しては、それ専用のスペース確保が必要な
ばかりでなく、スクリーンのメンテナンスにも手をかけ
る必要もあり、コストがかかるという問題があった。ま
た、既存の水処理装置２に大型のスクリーンを設置する
には大規模な工事となってしまう。特開平２−５９０９
８号公報や特開平４−２７１８１６号公報などに示され
るように、モジュールの配置や運転方法等により、絡み
つきを低減する等の提案がされているが、いずれも平膜
モジュールを用いたものであり、中空糸膜モジュールに
ついての提案はほとんどない。

【０００８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、繊維状夾雑物を捕捉して中空糸膜への絡みつきを防
止し、中空糸膜の濾過性能を長期にわたって維持でき、
安定して濾過処理ができる中空糸膜モジュールを提供す
ることを目的とする。また、既存の水処理装置の中空糸
膜モジュールを交換するだけで、水処理装置に繊維状夾
雑物の中空糸膜への絡みつき防止機能を付与できる中空
糸膜モジュールを提供することを目的とする。また、専
用のスペースを確保して大型のスクリーンを設置するこ
となく、長期にわたって安定した水処理が可能な水処理
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理液の濾
過処理に使用する中空糸膜モジュールであって、被処理
液中の繊維状夾雑物を捕捉する夾雑物捕捉手段を有する
ものである。また本発明は、前記中空糸膜モジュールを
有する水処理装置である。また本発明は、散気装置の上
方に中空糸膜モジュールが設けられている水処理装置に
おいて、中空糸膜モジュールが本発明の前記中空糸膜モ
ジュールであり、且つ中空糸膜モジュールが中空糸膜モ
ジュールの中空糸膜束と散気装置との間に中空糸膜モジ
ュールの夾雑物捕捉手段が位置するように設けるもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の中空糸膜モジュール１０を用いた水処
理装置の一例を示す概略構成図である。この水処理装置
１は、被処理液供給ライン３１から供給された被処理液
を処理する被処理液槽３２と、この被処理液槽３２内に
設けられた中空糸膜モジュール１０と、圧力計３３を具
備する濾過液用配管３４によって、中空糸膜モジュール
１０の濾液吸引口３５と接続されたポンプ３６と、圧空
ポンプ３７に接続された膜洗浄エアバブリング用の散気
装置２０とを具備して概略構成されたものである。中空
糸膜モジュール１０は散気装置２０の上方に設置されて
おり、散気装置から発生した気泡に接触するような配置
になっている。

【００１１】図２は、本発明の中空糸膜モジュールの一
例を示す概略図である。中空糸膜モジュール１０は中空
糸膜束１２、集水管１３、夾雑物捕捉部１５とを有して
概略構成されている。中空糸膜束１２は中空糸膜１１同
士が同方向に平行して並列に配置され、その両端は２本
の集水管１３に固定用樹脂１６によって固定されてお
り、中空糸膜１１の端部は集水管１３の内部に通じてい
る。夾雑物捕捉部１５は中空糸膜モジュールの２本の集
水管１３の下部に中空糸膜１１と同方向で平行になるよ
う両端を固定用のワイヤーで集水管１３に固定されてい
る。

【００１２】中空糸膜１１は被処理液の濾過を行うもの
である。本発明に用いられる中空糸膜１１の材質として
はポリオレフィン、セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリアクリ
ロニトリル、セラミックス等の各種材料及びその複合物
からなるものが用いることができる。中空糸膜１１は濾
過膜として使用可能なものであれば、孔径、空孔率、膜
厚、外径等に特に制限はない。分画性能は、その濾過の
目的によって任意のものが選択でき、通常０．０１〜１
μｍのものが適用される。また、中空糸膜１１を拘束糸
条により一体化しても構わない。

【００１３】集水管１３は、その内部を濾液が流れる管
状のもので、その端部に濾液を取り出すための吸水口１
４が形成されている。集水管１３の材質は被処理水に対
する耐久性を有し、濾過処理時の圧力に耐えうるもので
あれば良く、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォ
ン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、Ａ
ＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。図示例で
は、集水管１３は断面が円形の集水管であるが、特に限
定されるものではなく他の形状であっても構わない。

【００１４】固定用樹脂１６は、中空糸膜１１を集水管
１３に固定すると共に、被処理水と中空糸膜１１を透過
した濾過液とを液もれなく仕切る部材として機能するも
のである。固定用樹脂１６の材質としては、水中での使
用に際して耐久性に問題がなければ制限がなく、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリ
コン樹脂等の熱硬化性樹脂、各種の熱可塑性樹脂が例示
される。

【００１５】夾雑物捕捉部１５は被処理液中の繊維状夾
雑物を捕捉するためのものである。図２に示した中空糸
膜モジュール１０の夾雑物捕捉部１５は複数の糸条を中
空糸膜１１に対して平行となるよう等間隔にそろえた状
態で設けたものであり、夾雑物捕捉部両端に取り付けら
れた固定用のワイヤーで集水管１３に固定されている。
夾雑物捕捉部１５の糸条としては、水中での使用に際し
ての耐久性に問題がないものであれば、特に限定される
ものではなく、例えば、合成繊維、天然繊維等からなる
撚糸、金属からなるワイヤーが使用できる。

【００１６】夾雑物捕捉部１５は中空糸膜束１２よりも
下側に設けられていることが必要で、夾雑物捕捉部１５
が中空糸膜１１と中空糸膜１１との間に設けられている
場合には、夾雑物捕捉部１５の夾雑物捕捉の効果は得ら
れない。更に本発明の中空糸膜モジュール１０は、夾雑
物捕捉部１５が散気装置２０と中空糸膜束１２との間の
位置に設けられるのが望ましい。それ以外の位置に設け
た場合には、中空糸膜への繊維状夾雑物の絡みつきを防
止することができない。

【００１７】夾雑物捕捉部１５の構造については、図２
のものに限定されず、中空糸膜モジュール１０を平行に
複数設置した場合に、モジュール間に入り込んで膜面を
洗浄するバブリングエアの流路を塞がない程度の大きさ
で、また繊維状夾雑物が捕捉でき、且つ集水管１３への
固定ができる構造で、中空糸膜１１を傷つけたり等の影
響がなく、絡みついた夾雑物を簡単に除去できる形状・
構造であればよい。特に、繊維状夾雑物を絡ませて捕捉
し、その除去を簡便に行うことを考えるならば紐状、帯
状、棒状が望ましい。また、これらを格子状にしてもよ
い。

【００１８】夾雑物捕捉部１５の他の例としては、以下
のものが例示できる。図４には夾雑物捕捉部１５が格子
状で、平面を槽底と垂直に備えた中空糸膜モジュールの
例を示す。この例における中空糸膜モジュールの中空糸
膜束１２は図２の例と同様に中空糸膜１１が平行で並列
の状態で集水管１３に両端を固定されているが、夾雑物
捕捉部１５は格子状の構造をしており、繊維状夾雑物が
絡みつく箇所を多くすることができる。図５には夾雑物
捕捉部１５が格子状で、平面を槽底と平行に備えた中空
糸膜モジュールの例を示す。この例において、夾雑物捕
捉部１５ｄの構造は図４の例と同様であるが、平面を槽
底と垂直に設置し、より広い面積の水流断面で夾雑物の
捕捉が可能となる。その反面、夾雑物捕捉部１５ｄを通
過した夾雑物は中空糸膜１１に接触することになるが、
それを防止するため、複数の格子状夾雑物捕捉部を平行
に設置することは何ら制限されない。

【００１９】夾雑物捕捉部１５の集水管１３への他の固
定方法は、洗浄あるいは交換を考慮すると夾雑物捕捉部
１５そのものの着脱が容易であることがより好ましく、
例えば、夾雑物捕捉部両端と集水管１３に固定用治具を
設けて固定する方法などが挙げられる。その一方、構造
によっては中空糸膜１１と共に夾雑物捕捉部１５も固定
用樹脂１６により固定しても良い。図３には固定用樹脂
１６で中空糸膜１１と共に夾雑物捕捉部１５ｂを集水管
１３に固定した中空糸膜モジュールの例を示す。この例
では、固定用樹脂１６を集水管１３に流し込んで中空糸
膜１１を固定する際に、夾雑物捕捉部１５ｂも中空糸膜
１１と一緒にセットして固定用樹脂１６で固定する。

【００２０】散気装置２０は、多数の細孔が形成された
中空体であり、散気装置２０に接続された圧空ポンプ３
７から空気を送り込むことによって、散気装置２０から
中空糸膜モジュール１０に空気を気泡の状態として送り
込むことができる。散気装置２０から発生する気泡によ
って、中空糸膜１１の膜面が洗浄されると同時に、被処
理液槽底部から被処理液表面への水流を発生させること
ができる。気泡による中空糸膜１１の洗浄を効果的に行
うためには、散気装置２０は中空糸膜モジュール１０の
下方に設けられる。

【００２１】次に、本発明の中空糸モジュール１０を設
けた水処理装置１による水処理方法について説明する。
まず、被処理水が被処理液供給配管３１を通って被処理
液槽３２に送られる。被処理液の濾過は、中空糸膜１１
が濾膜となり、吸引ポンプ３６を用いて、濾過液用配管
３４、濾過吸引口３５を通して中空糸膜モジュール内部
を負圧にすることにより行われる。中空糸膜１１によっ
て濾過された濾過液は集水管１３の内部管を通り、更に
吸水口１４から系外へ排出されるようになっている。圧
力計３３は中空糸膜の閉塞度合いを監視するために設置
される。運転時の圧力は特に限定されない。

【００２２】濾過処理においては、上記のような、中空
糸膜１１を透過した濾液を回収する側を吸引する吸引濾
過法で行うことが好ましい。特に、周期的に一時吸引を
停止する、いわゆる間欠吸引運転方法を採用することに
より、膜面堆積物が膜面内部へ入り込むのを効率的に防
止することができ、中空糸膜モジュールの機能回復処理
頻度を低下させることができる。

【００２３】本発明の水処理装置１において、中空糸膜
モジュール１０の夾雑物捕捉部１５が中空糸膜モジュー
ル１０の中空糸膜束１２と散気装置２０の間に位置する
ように中空糸膜モジュール１０を設置することが望まし
く、そのような配置にすることによって、繊維状夾雑物
が水流と共に上昇しても、夾雑物は中空糸膜１１と接触
する前に、夾雑物捕捉部１５で捕捉され、中空糸膜１１
に繊維状夾雑物が絡みつくことを防止することができ
る。

【００２４】このように、中空糸膜モジュール１０の繊
維状夾雑物の捕捉は、散気装置２０を用いた通常のバブ
リング洗浄を併用しての濾過運転をすることによって、
自然に捕捉することができるため、本発明の中空糸膜モ
ジュール１０を使用することで、特別な運転方法を取る
必要はない。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、被処理液の濾過処理に
使用する中空糸膜モジュールであって、被処理液中の繊
維状夾雑物を捕捉する夾雑物捕捉部を有することによ
り、中空糸膜への繊維状夾雑物の絡みつきを防止でき、
定期的なメンテナンスで夾雑物捕捉部を洗浄していれ
ば、中空糸膜の濾過性能を長期にわたって維持でき、安
定して濾過処理ができる。また、既存の水処理装置の中
空糸膜モジュールを本発明の中空糸膜モジュールに交換
するだけで、水処理装置に繊維状夾雑物の中空糸膜への
絡みつき防止機能を付与できるので、大型スクリーン設
置のための大規模な工事を行う必要がなく、長期にわた
った安定な濾過処理ができる。

【００２６】また本発明の、前記中空糸膜モジュールを
使用した水処理装置によれば、専用のスペースを確保し
て大型のスクリーンを設置することなく、長期にわたっ
て安定した水処理が可能である。また本発明によれば、
散気装置の上方に中空糸膜モジュールが設けられている
水処理装置において、前記中空糸膜モジュールが、本発
明の中空糸膜モジュールであり、且つ前記中空糸膜モジ
ュールが中空糸膜モジュールの中空糸膜束と散気装置と
の間に中空糸膜モジュールの夾雑物捕捉部が位置するよ
うに設けられていることにより、散気装置の気泡により
上昇した繊維状夾雑物を捕捉するため、特別な運転方法
を必要としないで、繊維状夾雑物を除去することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の中空糸膜モジュールを用いた水処理
装置の一例を示す模式構成図である。

【図２】 本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜
視図である。

【図３】 繊維状夾雑物捕捉部が固定用樹脂で中空糸膜
と同様に固定されている本発明の中空糸膜モジュールの
他の例を示す斜視図である。

【図４】 繊維状夾雑物捕捉部が格子状である本発明の
中空糸膜モジュールの他の例を示す斜視図である。

【図５】 繊維状夾雑物捕捉部が格子状で且つ平面を槽
底と平行に備えた本発明の中空糸膜モジュールの他の例
を示す斜視図である。

【図６】 従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理装
置の一例を示す模式構成図である。

【図７】 従来の水処理装置に用いられる中空糸膜モジ
ュールの一例を示す斜視図である。

【図８】 スクリーンを設置した場合の水処理装置の一
例を示す模式構成図である。

【符号の説明】 １ 水処理装置 １０ 中空糸膜モジュール １１ 中空糸膜 １２ 中空糸膜束 １４ 夾雑物捕捉部 ２０ 散気装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢ノ根 勝行 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者 加藤 修身 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA01 HA93 JA71 JB06 KA02 KA43 KB14 MA01 MA22 MC11 MC22 MC27 MC30 MC34 MC37 MC62 PB08 PC80

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液の濾過処理に使用する中空糸膜
   モジュールであって、被処理液中の繊維状夾雑物を捕捉
   する夾雑物捕捉手段を有することを特徴とする中空糸膜
   モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１記載の中空糸膜モジュールを有
   することを特徴とする水処理装置。
3. 【請求項３】 散気装置の上方に中空糸膜モジュールが
   設けられている水処理装置において、前記中空糸膜モジ
   ュールが、請求項１記載の中空糸膜モジュールであり、
   且つ前記中空糸膜モジュールが中空糸膜モジュールの中
   空糸膜束と散気装置との間に中空糸膜モジュールの夾雑
   物捕捉手段が位置するように設けられていることを特徴
   とする水処理装置。